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Die produktive und umfassende Nutzung von Daten und Wissen im Unternehmen, wird immer wichtiger. Hier setzt das Fraunhofer-Konsortium UrWerk an, mit der Entwicklung von Datenräumen für Werkstoffe und Werkstoffsysteme. Der Antrieb ist die Hypothese, dass sich durch systematische Strukturierung, Speicherung und Nutzung von Material- und Prozessdaten Entwicklungs- und Fertigungsprozesse verkürzen und resilienter gestalten lassen.

Dazu wurde in einem gemeinsamen Projekt das Konzept eines unternehmensspezifischen Werkstoff(system)-Datenraums entwickelt und für zwei Anwendungsfälle erprobt.

Weiterführende Erläuterungen sind hier zu finden:

Digital verfügbares Werkstoff- und Prozesswissen für die beschleunigte Produktentwicklung - Fraunhofer IWM

Forschen im Ausland – Wissen ergänzen und internationale Kontakte pflegen:
Regelmäßig forschen Mitarbeitende des Fraunhofer IGCV als Gäste an renommierten ausländischen Universitäten und Forschungseinrichtungen. Neben der akademischen Vernetzung können diese lebenslangen Kontakte auch für die internationale Projektakquise sehr wertvoll sein.

Von einem Auslandsaufenthalt an internationalen Forschungseinrichtungen profitieren alle Beteiligten: die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die sich in ihrem Feld noch stärker vernetzen; die gastgebende Institution, die sich konkrete Expertise für ein relevantes Forschungsfeld einholt; und das Fraunhofer IGCV, das durch Kooperationen mit renommierten Universitäten sein internationales Profil und die weltweiten Kontakte weiter ausbaut. Nachdem 2021 pandemiebedingt diese Aufenthalte nicht stattfinden konnten, nutzten 2022 einige Promovenden wieder die Möglichkeit für einen mehrmonatigen Forschungsaufenthalt zu Fort- und Weiterbildungszwecken.

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Gemeinsam mit den Unternehmen der Region hat das Kunststoffzentrum Oberlausitz  (der Zittauer Institutsteil des Fraunhofer IWU) seit seiner Eröffnung 2016 zahlreiche anwendungsreife Technologie- und Produktinnovationen in den Bereichen Kunststoffverarbeitung, additive Fertigung, Leichtbau, Biocomposites und Wasserstofftechnologien geschaffen.

Den steigenden Bedarf an Forschungsleistungen in diesen Bereichen beantwortet das Fraunhofer IWU mit der Erweiterung seines Forschungszentrums in Zittau auf eine Gesamtfläche von ca. 2.000 m². Zum hochmodernen Maschinenpark zählen nun innovative Anlagen zur additiven Fertigung großer Metall- und Kunststoffbauteile etwa für die Luft-fahrt, den Energieanlagenbau oder das Bauwesen, aber auch Maschinen zur wirtschaftlichen Herstellung naturfaserverstärkter Leichtbaustrukturen - beispielsweise für Verkleidungsteile in PKW und Schienenfahrzeugen. Im Beisein von Sachsens Ministerpräsident Michael Kretschmer und Prof. Reimund Neugebauer, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft, hat das Fraunhofer IWU heute in Zittau Erweiterungsbau und neues Technikum feierlich in Betrieb genommen.

Weitere Informationen zur Eröffnung des Erweiterungsbaus finden Sie hier

Sie sind praktisch, enorm flexibel und versprechen umweltfreundliche Mobilität. Immer mehr Menschen nutzen einen E-Scooter im Stadtverkehr. Dabei häufen sich auch die Unfälle mit schweren Verletzungen. Das Risiko, das mit den schellen Flitzern verbunden ist, wird vielfach unterschätzt. Nun haben Fraunhofer-Forschende im Projekt »HUMAD« ein typisches Unfallszenario und die damit einhergehenden Verletzungen untersucht. Dabei haben die Expertinnen und Experten auch neuartige Werkstoffe für Helme und Protektoren getestet. Diese könnten viel besser als herkömmliche Produkte schützen.

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Carbonfaserverbundwerkstoffe sind u. a. aufgrund ihres Leichtbaupotenzials überall im Einsatz, z. B. in der Luftfahrtindustrie, in Windkraftenergieanlagen, im Automotive-Bereich und bei der Herstellung von Sportgeräten. Entlang der Prozesskette und am Ende der Nutzungsphase entstehen verschiedene Arten von Abfällen, die man eigentlich wiederverwenden kann. Mit einer hochmodernen Nassvliesanlage forscht das Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV in Augsburg nun an der Rückführung rezyklierter Carbonfasern. Die Anlagenprozesse ähneln der einer Papierherstellungsanlage. Der entscheidende Unterschied: nicht Papierfasern werden zu Papier, sondern recycelte Carbonfasern werden zu Vliesstoff-Rollwaren verarbeitet. Die Carbonfaser bekommt somit ein zweites Leben und findet sich umweltfreundlich in Form von Vliesstoffen z. B. in Türverkleidungen, Motorhauben, Dachstrukturen, als Unterbodenschutz (Automobil), Hitzeschilder (Helikopter-Heckausleger) sowie im Flugzeug-Interieur wieder.

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Das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES entwickelt gemeinsam mit dem Institut für Energie und Kreislaufwirtschaft (IEkrW) an der Hochschule Bremen umfassende Konzepte, die ermöglichen sollen, dass Rotorblätter künftig weitaus besser recycelt und nachgenutzt werden können. Ziel des Projekts „Konzept für Recycling und Nachnutzung von Rotorblättern aus Kunststoffverbundmaterialien“, kurz KoReNaRo, ist es, eine wirtschaftlich umsetzbare Entsorgungsstrategie aufzusetzen, die eine möglichst hohe Recyclingquote erzielt und somit nachhaltige Kreislaufwirtschaft ermöglicht. Das Projekt wird im Rahmen des Programms „Forschung für Nachhaltige Entwicklung - FONA3“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) mit 150.000 Euro gefördert und ist im Oktober 2021 gestartet. Gefördert wird die Konzeptionierung einer Demonstrationsanlage. Über die Förderung der Umsetzung in einer zweiten Phase wird im Anschluss entschieden.

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Mit Unterstützung des Fraunhofer WKI hat die Designerin Sofia Souidi Holzwerkstoffplatten aus Holzfasern und Casein entwickelt. Casein ist ein formaldehydfreies Bindemittel, das schon vor Jahrhunderten als Klebstoff verwendet wurde. Beigemischte Farbpigmente und Granulate sowie 3D-Formbarkeit sorgen für vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten. Das Material besteht aus recycelten Komponenten und ist selbst recyclingfähig.

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Damit der Stahl hält, was er verspricht, wird seine Mikrostruktur genau analysiert, um frühzeitig Schwachstellen aufzuspüren. Das geschieht heute weitgehend von Hand. Bauteilhersteller wünschen sich schon länger eine automatisierte Bildanalyse-Methode. In einem Kooperationsprojekt hat das Fraunhofer IWM jetzt ein solches Verfahren auf der Basis von Neuronalen Netzen entwickelt. Es liefert sichere und reproduzierbare Ergebnisse und ist ein grundlegender Baustein für die durchgängige Digitalisierung der Stahlverarbeitung im Sinne von Industrie 4.0. Die Ergebnisse sind jetzt in den Fachjournalen »Nature Communications« und »npj – computational materials« erschienen.

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In den Branchen Mobilität, Transport und Bauwesen werden seit einigen Jahren immer häufiger Leichtbaukomponenten eingesetzt, um Betriebskosten zu senken und Energieaufwände zu reduzieren. Der Bedarf an großflächigen Bauteilen aus Faserverbundkunststoffen (FVK) wächst daher ständig. Konventionelle FVK erreichen ihre Endfestigkeit durch energieintensive Wärmezufuhr. Hier setzt das Projekt »C³ – ColdCureComposites« unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT in Aachen an. Ergebnis aus dem Projekt ist eine neue Produktionsanlage für ein kalthärtendes Faserverbundhalbzeug, die den Produktionsprozess beschleunigt und gleichzeitig Energie und Ressourcen einspart.

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Stahlbeton ist langlebig und stabil, weist jedoch einen großen CO₂-Fußabdruck auf. Holz wiederum ist zwar nachhaltig und bindet Kohlenstoff, hat allerdings naturgegebene negative Eigenschaften. Hybride Holzsysteme hingegen vereinen Nachhaltigkeit und Festigkeit. Das Fraunhofer WKI entwickelt entsprechende Kleber und testet die Langzeitstabilität der hybriden Baustoffe.

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Moderne Werkstoffe wie faserverstärkte Kunststoffe, Metallschäume oder  Sandwichstrukturen besitzen eine heterogene oder ungeordnete Mikrostruktur, deren stochastische Eigenschaften auf den verschiedensten Skalen rechnerisch simuliert werden können, um schließlich das gesamte Bauteilverhalten beschreiben zu können. Methodisch erfolgt die Simulation in der Regel in drei Schritten:

1. Simulation des stochastischen Werkstoffverhaltens auf der Mikrostrukturebene,

2. Homogenisierung, Ermittlung der probabilistischen, makroskopischen Materialeigenschaften,

3. Probabilistische Bauteilberechnung unter Berücksichtigung der stochastischen Verteilung der effektiven Materialeigenschaften.

Hier noch der Link zu weiteren Informationen  

Probabilistische Werkstoff- und Bauteilbewertung - Fraunhofer IWM

Der Einsatz doppelschrägverzahnter Planetenradgetriebe macht Flugzeugtriebwerke effizienter: Die Verzahnungen gewährleisten eine hohe Lastaufnahme und gleichzeitig eine beständige Laufruhe. Konventionelle Fertigungsverfahren für Verzahnungen können bei diesen Zahnradgeometrien allerdings nur mit großen Abstrichen beim Bauteilgewicht eingesetzt werden. Ein Forschungsteam des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT in Aachen hat kürzlich in einem Konsortialprojekt eine neue Prozesskette entwickelt, bei der doppelschrägverzahnte Zahnräder mittels 5-Achs-Fräsen mit anschließendem 5-Achs-Schleifen gefertigt werden. Die Zahnräder sind leichter und langlebiger als die bisherigen und damit besser geeignet für den Einsatz in modernen Flugzeugtriebwerken.

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